链状上升清洁球形气泡的两阶段离散机制
流体动力学
2026-04-02 v1
摘要
尾流诱导升力是控制链状上升气泡初始失稳的关键机制（Atasi et al., 2023）。Moore 尾流模型预测清洁球形气泡具有有限的界面涡量和相对细长、空间受限的尾流，表明气泡间尾流介导的相互作用随气泡间距增大而减弱。然而，我们在受控实验中观察到显著的大尺度侧向离散和强烈的气泡频率依赖性，即使气泡间距超过了特征尾流长度，且气泡直径与生成频率被独立变化。一个包含成对尾流诱导相互作用的降阶模型捕捉到了气泡链失稳的起始，但系统性地低估了随后大尺度离散的出现。我们证明，链状上升气泡共同产生一股平均向上的液体流动，改变了局部剪切场，通过剪切诱导升力增强了侧向迁移。将这种自诱导弱流纳入模型定量再现了离散幅度及其频率依赖性。这些结果表明，链状上升气泡的离散涉及两阶段机制：初始链失稳由尾流相互作用介导，随后由气泡与液体之间的双向耦合引起的流动修正所主导。这种集体机制凸显了自诱导平均流效应在气泡流连续介质描述中的重要性。
引用
@article{arxiv.2604.00612,
title = {Two-stage dispersion mechanism of clean spherical bubbles rising in a chain},
author = {Satoi Suzuki and Toshiyuki Sanada},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.00612},
year = {2026}
}